软刚性混合机器人动态 locomotion 的自动化设计
计算工程、金融与科学
2026-05-29 v1
摘要
刚体机器人常缺乏适应非结构化环境所需的顺从性，而完全软体机器人虽高度可适应，但在可扩展性和承载能力方面受限。自然界中，肌肉骨骼系统通过整合硬组织和软组织实现力量与柔韧性的平衡。以此原理为灵感，我们提出一种用于软刚性混合体的自动化设计方法，该方法优化自由形状软体、刚性拱梁布局以及多通道作动装置。我们的可微分仿真器将用于变形刚体的物质点法 (MPM) 与用于拱梁的扩展位置基动力学 (XPBD) 耦合，实现梯度搜索。优化过程生成传递作动力的拱梁骨架。我们制造了优化后的设计并在行走任务上进行评估。实验再现了优化预测的行走模式，而在无骨架的情况下该模式无法出现。模态分析进一步表明，骨架使变形模式接近作动频率，从而促进有效步幅生成。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.29389,
title = {Automated design of soft-rigid hybrid robots for dynamic locomotion},
author = {Hiroki Kobayashi and Yuki Takaha and Changyoung Yuhn and Yuki Sato and Sunao Tomita and Atsushi Kawamoto and Tsuyoshi Nomura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.29389},
year = {2026}
}
备注
26 pages, 4 figures